CN114822940B - 复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆及制造方法。它解决了现有技术频繁收卷容易断裂导致数据信息无法传输等问题。本复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆包括：尼龙丝，处于电缆芯部；导体层，由多根铜导体呈螺旋式缠绕于尼龙丝上形成；分隔层，设于导体层外表面；银铜合金编织层，设于分隔层外表面；TPE内护套，设于银铜合金编织层外表面；并且TPE内护套的内表面和/或银铜合金编织层外表面设有石墨烯材料层；复合外护套，设于TPE内护套外表面；复合外护套并且热塑挤压将套于TPE内护套外表面的芳纶丝编织层直接嵌固于复合外护套的内表面。本申请优势：防止噪音电磁波干扰正常信号通过通信的可靠性。

Description

复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆及制造方法

技术领域

本发明属于频繁收放卷重载通信电缆技术领域，尤其涉及一种复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆及制造方法。

背景技术

收放卷式通信电缆其频繁的收卷和放卷，动态不断变化就需要通信电缆具有非常好的结构稳定性能，才能确保数据的传输可靠性。

目前的频繁收放卷通信电缆在载重情况下及动态地收放过程中，由于电缆不断地在轴上缠绕，容易导致屏蔽层的金属材料的内部结构发生变化(例如:导致裂纹)，造成屏蔽效果下降；

另外，现有频繁收放卷通信电缆外径在8mm左右的情况下及拉力大于12吨时，容易产生断裂，不能够在多次频繁使用的情况下保证传输数据的可靠性。即，现有的频繁收放卷通信电缆还达不到这种抗拉技术水平。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种可以解决上述技术问题的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆及制造方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

本复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆包括：

尼龙丝，处于所述电缆芯部，减少导电层在收放过程中摩擦产生的应力，减少导电材料的电气性能和机械性能的变化，另外增加电缆的拉力；

导体层，由多根铜导体呈螺旋式缠绕于所述尼龙丝上形成；

分隔层，设于所述导体层外表面；

银铜合金编织层，设于所述分隔层外表面；

TPE内护套，设于银铜合金编织层外表面；并且TPE内护套的内表面和/或银铜合金编织层外表面设有石墨烯材料层，利用石墨烯材料层的导电特性，起到屏蔽作用，石墨烯材料层在收放过程中没有应力和缺陷产生，所以其屏蔽性能不发生变化；

复合外护套，设于所述TPE内护套外表面；所述复合外护套由聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料通过混合热塑挤压复合成型，并且所述热塑挤压将套于所述TPE内护套外表面的芳纶丝编织层直接嵌固于复合外护套的内表面，利用磁性铁氧体材料的吸波性能，降低噪音电磁波的干扰。

芳纶丝编织层，实现通信电缆的强拉力。

在上述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆中，所述聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料混合比例为5-30:70-95。

在上述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆中，所述聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料混合后采用温度175℃±5℃进行热塑挤压。

在上述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆中，所述芳纶丝编织层具有若干编织网格孔，所述复合外护套的内壁具有若干一一将所述编织网格孔填充并且与编织网格孔孔壁连接的热塑挤压加固内凸部。

在上述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆中，所述热塑挤压加固内凸部与TPE内护套外表面固定连接；或者所述热塑挤压加固内凸部具有与TPE内护套外表面相切的圆弧凸面。

在上述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆中，所述编织网格孔为菱形孔，所述热塑挤压加固内凸部为菱形热塑挤压加固内凸部。

在上述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆中，相邻两根所述铜导体的圆柱面呈相切分布。

在上述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆中，所述的分隔层为聚丙烯材料层热塑挤压于导体层上形成。

在上述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆中，当所述银铜合金编织层外表面设有石墨烯材料层时，所述石墨烯材料层具有若干将银铜合金编织层的编织网孔一一填充的石墨烯材料加固凸部。

本申请还提供了一种复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆制造方法，用于制造所述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆，本方法包括如下步骤：

S1、尼龙丝放卷，并且所述尼龙丝被张紧连续输出；

S2、多根铜导体呈螺旋式缠绕于所述尼龙丝上，从而在所述尼龙丝上形成导体层；

S3、通过热塑挤压在所述导体层外表面设置一层分隔层；

S4、在所述分隔层的外表面通过编织得到银铜合金编织层；

S5、通过热塑挤压在所述银铜合金编织层的外表面设置石墨烯材料层，并且所述石墨烯材料层具有若干将银铜合金编织层的编织网孔一一填充的石墨烯材料加固凸部；

S6、通过热塑挤压在所述石墨烯材料层外表面设置TPE内护套；

S7、在所述TPE内护套的外表面编织芳纶丝编织层；

S8、通过热塑挤压在所述编织芳纶丝编织层外表面设置复合外护套，所述复合外护套由聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料通过混合热塑挤压复合成型制得，并且所述热塑挤压将套于所述TPE内护套外表面的芳纶丝编织层直接嵌固于复合外护套的内表面，以及所述复合外护套的内壁具有若干将所述芳纶丝编织层的编织网格孔一一填充并且与编织网格孔孔壁连接的热塑挤压加固内凸部；即，所述电缆制造完成。

与现有的技术相比，本申请的优点在于：

银铜合金编织层、石墨烯材料层和在聚醚聚氨酯添加了纳米铁氧体材料，以印制噪音电磁波，防止噪音电磁波干扰正常信号通过通信的可靠性。

在小直径的前提下具有非常大的拉力，以满足不断并且频繁收放卷时其无明显磨损、无褶皱和无扭曲的要求。

附图说明

图1是本发明提供的通信电缆横向截面结构示意图。

图2是本发明提供的银铜合金编织层局部结构示意图。

图3是本发明提供的银铜合金编织层结合石墨烯材料层的结构示意图。

图4是本发明提供的复合外护套结合芳纶丝编织层的横向截面结构示意图。

图5是本发明提供的芳纶丝编织层局部结构示意图。

图6是本发明提供的复合外护套结合芳纶丝编织层的结构示意图。

图7是本发明提供的尼龙丝结合导体层的结构示意图。

图8是本发明提供的通信电缆收放卷状态示意图。

图9是本发明提供的热塑挤压结构示意图。

图中，尼龙丝1、导体层2、铜导体20、分隔层3、银铜合金编织层4、TPE内护套5、石墨烯材料层6、石墨烯材料加固凸部60、复合外护套7、热塑挤压加固内凸部70、芳纶丝编织层8、编织网格孔80、热塑挤压通道9、圆锥环90、环形件91、第一圆锥面910、环形空腔92、横向吹风孔93、环形冷却管94、循环管95、介质箱96、动力泵97、径向倾斜通孔98。

具体实施方式

以下是发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1和图8所示，本复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆用于重载并且频繁反复收放卷场合使用，例如，放卷至设定深度位置，然后进行相应的测试作业。

而本实施例的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆其外径为8.0±0.1mm，并且本实施例的这种电缆其在8.0mm外径的前提下具有≥15000kg的破坏拉力。具体地，如图1所示，本实施例的电缆通过如下方案得到上述的技术优势：

复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆包括尼龙丝1、导体层2、分隔层3、银铜合金编织层4、TPE内护套5、石墨烯材料层6、芳纶丝编织层8和复合外护套7。

具体地，为了防止收放卷通信电缆在收放或者在往轴上缠绕过程中，造成金属导体的微观结构变化引起通信吊放电缆电气特性的变化，在导体层的中间设置一根尼龙丝，即，尼龙丝1处于电缆芯部，即，电缆的轴向中心位置，主要作用是在收放卷通信电缆缠绕过程中及导体层2与尼龙丝相对位移时，降低导体层2摩擦力和减少导体层2内部结构的变化，从而使导体层2在多次缠绕过程中保持电气特性的稳定，附加的功能是增加通信电缆收放卷的抗拉力。

其次，如图1和图7所示，本实施例导体层2由多根铜导体20呈螺旋式缠绕于所述尼龙丝1上形成。多股金属导体层，使通信电缆在收放或者在往轴上缠绕过程中，始终保持其电气性能的稳定性。由于通信电缆在收放缠绕的过程中，铜导体20靠近轴的一边和远离轴的一边受力不一样，易造成导体材料的微观结构发生改变，铜导体20的直径越大越容易发生变化，因此本实施例铜导体20为8根。以及相邻两根铜导体20的圆柱面呈相切分布，即，相互依靠在一起，这种结构其可以起到相互位置的限制和牵制，使得多根铜导体20缠绕更加稳定。

分隔层3设于导体层2外表面，本实施例的分隔层3其为聚丙烯材料层，分隔层3起到分隔或隔开的作用。优选方案，本实施例的分隔层3采用聚丙烯材料热塑挤压于导体层2外表面形成。

银铜合金编织层4设于分隔层3外表面。即，在分隔层3成型并冷却后，在分隔层3的外表面进行编织加工得到银铜合金编织层4。银铜合金编织层4其具有优异的柔软度和力学强度。

第一种方案：TPE内护套5设于银铜合金编织层4外表面；并且银铜合金编织层4外表面设有石墨烯材料层6，即，TPE内护套5固定于石墨烯材料层6外表面。银铜合金编织层4和石墨烯材料层6起到屏蔽作用(确保通信电缆的数据信息传输稳定性和可靠性)，以及进一步减小了通信电缆的外径。

第二种方案：TPE内护套5设于银铜合金编织层4外表面；并且TPE内护套5的内表面设有石墨烯材料层6。

第三种方案：TPE内护套5设于银铜合金编织层4外表面；并且TPE内护套5的内表面和银铜合金编织层4外表面分别设有石墨烯材料层6。

如图2和图3所示，当银铜合金编织层4外表面设有石墨烯材料层6时，石墨烯材料层6具有若干将银铜合金编织层4的编织网孔一一填充的石墨烯材料加固凸部60。即，石墨烯材料加固凸部60可以将编织网孔填充，在填充后，由于石墨烯材料为粉末状，此时银铜合金编织层4其编织孔都被填充，而全部编织孔都被填充后则可以限制银铜合金编织层4其相邻两根银铜合金丝之间的位置，只允许相邻交叉编织的两根银铜合金丝在交叉接触部有相对位置的移动，可以满足收放卷的频繁收放要求。

如图4-图6所示，复合外护套7设于TPE内护套5外表面；复合外护套7由聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料通过混合热塑挤压复合成型，并且所述热塑挤压将套于所述TPE内护套5外表面的芳纶丝编织层8直接嵌固于复合外护套7的内表面。

利用复合外护套7的热塑挤压成型，其可以直接将芳纶丝编织层8直接嵌固于复合外护套7的内壁，并且芳纶丝编织层8具有若干编织网格孔80，复合外护套7的内壁具有若干一一将编织网格孔80填充并且与编织网格孔80孔壁连接的热塑挤压加固内凸部70。

热塑挤压加固内凸部70其将全部的编织网格孔80填充，当填充后则使得芳纶丝编织层8其相邻编织的芳纶丝相互位置进行限制，以确保芳纶丝编织层8其受力的均匀性，而芳纶丝编织层8选用高强力芳纶丝，并且芳纶丝编织层8起到的作用就是载重，即，在小直径的前提下具有非常大的拉力。编织网格孔80为菱形孔，所述热塑挤压加固内凸部70为菱形热塑挤压加固内凸部。

其次，热塑挤压加固内凸部70与TPE内护套5外表面固定连接。以使得整体结构更加紧凑稳定。

另外，本实施例复合外护套7由聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料混合而成，混合比例为5-30:70-95，例如：聚醚聚氨酯材料20%，磁性铁氧体材料80%；或者聚醚聚氨酯材料5%，磁性铁氧体材料95%；或者聚醚聚氨酯材料30%，磁性铁氧体材料70%。以及聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料混合后采用175℃±5℃进行热塑挤压。磁性铁氧体材料其具有吸波性能，可以进一步提高屏蔽性能，可以应用于更加复杂电磁环境下进行使用。

在聚醚聚氨酯添加了纳米铁氧体材料，以印制噪音电磁波，防止噪音电磁波干扰正常信号通过通信的可靠性。

而尼龙丝1和银铜合金编织层4的组合则可以大幅提高拉力。利用本实施例的上述技术方案使得本通信电缆具有如下技术指标：

1)电缆外径：8.0±0.1mm；

2)破坏拉力：≥15000kg；

3)屏蔽层电阻：≤14.1Ω/km；

4)阻抗：(50±2)Ω@200MHz；

5)衰减：≤28dB/km@7MHz，≤49dB/km@20MHz；

6)横向水密：≥4.5Mpa；

7)空气中重量：≤77kg/km；

8)按最小弯曲半径160mm曲绕600次屏蔽电阻、导体电阻满足要求，2500次要求电缆外护套无明显磨损、无褶皱、无扭曲现象。

以上的优势则可以使得本实施例的通信电缆具有非常可靠及稳定的数据传输性能。

实施例二

本实施例用于制造实施例一的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆，即，如图1-图8所示，本实施例提供了一种复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆制造方法，包括如下步骤：

S1、尼龙丝1放卷，并且所述尼龙丝1被张紧连续输出；

S2、多根铜导体20呈螺旋式缠绕于所述尼龙丝1上，从而在所述尼龙丝1上形成导体层2；

S3、通过热塑挤压在所述导体层2外表面设置一层分隔层3；

S4、在所述分隔层3的外表面通过编织得到银铜合金编织层4；

S5、通过热塑挤压在所述银铜合金编织层4的外表面设置石墨烯材料层6，并且所述石墨烯材料层6具有若干将银铜合金编织层4的编织网孔一一填充的石墨烯材料加固凸部60；

S6、通过热塑挤压在所述石墨烯材料层6外表面设置TPE内护套5；

S7、在所述TPE内护套5的外表面编织芳纶丝编织层8；

S8、通过热塑挤压在所述编织芳纶丝编织层8外表面设置复合外护套7，所述复合外护套7由聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料通过混合热塑挤压复合成型制得，并且所述热塑挤压将套于所述TPE内护套5外表面的芳纶丝编织层8直接嵌固于复合外护套7的内表面，以及所述复合外护套7的内壁具有若干将所述芳纶丝编织层8的编织网格孔80一一填充并且与编织网格孔80孔壁连接的热塑挤压加固内凸部70，热塑挤压加固内凸部70与TPE内护套5外表面固定连接；即，所述电缆制造完成。

如图9所示，使S7处理后得到半成品电缆在轴向张紧状态下进入热塑挤压通道9中，例如尼龙丝1的轴向要长于其余材料层的长度，而将尼龙丝1的两端夹持并拉紧，则可以实现轴向张紧，当然，可以是预先进入热塑挤压通道9的一端拉紧，剩余一端则是通过放卷拉紧（类似电缆放卷的性质），热塑挤压通道9由模具材料制成，热塑挤压通道9的一端为进口，另一端为出口，进口口径小于出口口径，半成品电缆从进口进入，从出口输出，热塑挤压通道9位于进口和出口之间的中间段内径大于出口口径，在中间段内连续充入有175℃±5℃温度的聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料混合材料，半成品电缆从中间段中贯穿，在热塑挤压通道9靠近出口的一端内壁设有圆锥环90，圆锥环90的内径等于复合外护套7的外径，以及出口的口径等于圆锥环90的内径，即，出口的口径等于复合外护套7的外径，在热塑挤压通道9的进口设有环形件91，环形件91的内径和半成品电缆留有间隙，环形件91的内部设有环形空腔92，在环形件91的内端设有若干呈圆周均匀分布的横向吹风孔93，环形空腔92和一根高压风管连接。

高压风管例如可以和空压机连接。

高压风管给环形空腔92充气，充气的气体温度为175℃±5℃，而气流则从横向吹风孔93排入至热塑挤压通道9的中间段内，受到环形件91的第一圆锥面910限制，此时混合材料则会进入芳纶丝编织层8的编织网格孔80，以及在环形件91的内部设有至少一圈环形冷却管94，环形冷却管94和循环管95连接，环形冷却管94和循环管95内有冷却介质，例如水等等，循环管95和介质箱96连接，介质箱96带散热筋，以使得介质热交换后温度下降，满足循环热交换的作用，循环管95上设有一动力泵97，动力泵97使得介质箱96内的介质进入循环管95和环形冷却管94，以使得混合材料在进入编织网格孔80后形成复合外护套7和热塑挤压加固内凸部70。

热塑挤压通道9的内壁有若干呈圆周分布的加热棒，当然还可以是若干间隔均匀的环形加热棒，混合材料从进口处的径向倾斜通孔98进入，径向倾斜通孔98朝出口侧倾斜。以及在第一圆锥面910上有隔热材料，例如铝箔等等，防止加热后的混合材料收到热交换而无法进入编织网格孔80。

其次，TPE内护套5的热塑挤压方式和上述的复合外护套7热塑挤压方式相同。本实施例在此不做相同的赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆，其特征在于，所述电缆包括：

尼龙丝（1），处于所述电缆芯部；

导体层（2），由多根铜导体（20）呈螺旋式缠绕于所述尼龙丝（1）上形成；

分隔层（3），设于所述导体层（2）外表面；

银铜合金编织层（4），设于所述分隔层（3）外表面；

TPE内护套（5），设于银铜合金编织层（4）外表面；并且TPE内护套（5）的内表面和/或银铜合金编织层（4）外表面设有石墨烯材料层（6）；所述石墨烯材料层（6）具有若干将银铜合金编织层（4）的编织网孔一一填充的石墨烯材料加固凸部（60）；

复合外护套（7），设于所述TPE内护套（5）外表面；所述复合外护套（7）由聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料通过混合热塑挤压复合成型，并且所述热塑挤压将套于所述TPE内护套（5）外表面的芳纶丝编织层（8）直接嵌固于复合外护套（7）的内表面；

所述芳纶丝编织层（8）具有若干编织网格孔（80），所述复合外护套（7）的内壁具有若干一一将所述编织网格孔（80）填充并且与编织网格孔（80）孔壁连接的热塑挤压加固内凸部（70）。

2.根据权利要求1所述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆，其特征在于，所述聚醚聚氨酯材料和铁氧体材料混合比例为( 5-30) :( 70-95) 。

3.根据权利要求1所述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆，其特征在于，所述聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料混合后采用175℃±5℃进行热塑挤压。

4.根据权利要求1所述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆，其特征在于，所述热塑挤压加固内凸部（70）与TPE内护套（5）外表面固定连接。

5.根据权利要求1所述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆，其特征在于，所述编织网格孔（80）为菱形孔，所述热塑挤压加固内凸部（70）为菱形热塑挤压加固内凸部。

6.根据权利要求1所述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆，其特征在于，相邻两根所述铜导体（20）的圆柱面呈相切分布。

7.根据权利要求1所述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆，其特征在于，所述的分隔层（3）为聚丙烯材料热塑挤压于导体层（2）上形成。

8.复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆制造方法，用于制造权利要求1-7任意一项所述的复杂电磁环境下的强拉力收放卷式通信电缆，其特征在于，本方法包括如下步骤：

S1、尼龙丝（1）放卷，并且所述尼龙丝（1）被张紧连续输出；

S2、多根铜导体（20）呈螺旋式缠绕于所述尼龙丝（1）上，从而在所述尼龙丝（1）上形成导体层（2）；

S3、通过热塑挤压在所述导体层（2）外表面设置一层分隔层（3）；

S4、在所述分隔层（3）的外表面通过编织得到银铜合金编织层（4）；

S5、通过热塑挤压在所述银铜合金编织层（4）的外表面设置石墨烯材料层（6），并且所述石墨烯材料层（6）具有若干将银铜合金编织层（4）的编织网孔一一填充的石墨烯材料加固凸部（60）；

S6、通过热塑挤压在所述石墨烯材料层（6）外表面设置TPE内护套（5）；

S7、在所述TPE内护套（5）的外表面编织芳纶丝编织层（8）；

S8、通过热塑挤压在所述编织芳纶丝编织层（8）外表面设置复合外护套（7），所述复合外护套（7）由聚醚聚氨酯材料和磁性铁氧体材料通过混合热塑挤压复合成型制得，并且所述热塑挤压将套于所述TPE内护套（5）外表面的芳纶丝编织层（8）直接嵌固于复合外护套（7）的内表面，以及所述复合外护套（7）的内壁具有若干将所述芳纶丝编织层（8）的编织网格孔（80）一一填充并且与编织网格孔（80）孔壁连接的热塑挤压加固内凸部（70），热塑挤压加固内凸部（70）与TPE内护套（5）外表面固定连接；即，所述电缆制造完成。

Images